不同规模地形模型对某山区桥梁设计风特性确定的影响

刘黎阳, 张志田, 汪志雄, 汪 磊

(1. 云南省交通投资建设集团有限公司, 昆明 650228; 2. 海南大学土木与建筑工程学院, 海口 570228; 3. 湖南大学土木工程学院, 长沙 410082; 4. 云南省交通规划设计研究院有限公司, 昆明 650041)

0 引 言

中国中西部高速公路网的建设过程中，不可避免地会出现许多跨河、跨深切峡谷的大跨度桥梁。大跨度桥梁是柔性结构，对风效应敏感，因此抗风设计是保证这些大跨度桥梁安全的必不可少的环节。中国《公路桥梁抗风设计规范》(JTG/T D60-01-2004)[1]将桥梁所处的风环境分成4类。根据这4类场地，结合该地区的基本风速可得到桥面高度处的设计风速。《公路桥梁抗风设计规范》隐含了一个基本假定，即将地表特征如平坦的海面、起伏的山丘、林立的高楼等对大气边界层的影响等效成一种宏观的表面粗糙度，从而影响边界层内的平均风速分布梯度。这种处理方式在大范围内是有统计意义的，但不能处理局部风特性的问题。中国西部山区桥梁，或跨越非典型的山口，或跨越深切峡谷，所处地形千变万化，具有明显的局部风特性，因此桥址的设计风特性(如平均风速、湍流度、风迎角特性等)无法从《公路桥梁抗风设计规范》中得到合理取值。当前，山区大跨度桥梁合理设计风特性的取值仍然是一个没有解决的问题。

针对特殊地形下的风特性，国内外研究者进行了一系列的研究。Miller与Davenport等[2]率先对山区复杂地形中的风速加速效应特性做了一系列研究；Sierputowski等[3]、Bullard等[4]用简化的梯形状山体制作了山谷模型并进行了风洞试验。……